MathJaxで可換図式

だいぶ前から、はてなブログのTeX数式サポートはMathJaxを採用しています（昔はサーバー側で画像にレンダリングしていました）。ブラウザ側JavaScriptで数式レンダリングを実行するので、ページ表示が重くなってしまいますが、これは致し方ありません。

はてなブログのMathJaxで、可換図式を描きたいと思いました。MathJaxには、LaTeXのパッケージに相当するMathJax拡張〈MathJax extensions〉というライブラリモジュール機能があります。AMScdというMathJax拡張（のモジュール）があり、これをロードすると、可換図式が描けます。

ただし、AMScdで描けるのは、横方向の矢印と縦方向の矢印だけです。斜めの線や曲がった線は描けません。XyJaxというMathJax拡張（https://sonoisa.github.io/xyjax/xyjax.html）を使えば、Xy-pic相当の絵を描けるようですが、はてなブログではサポートされていません。ユーザー側のカスタマイズ*1でXyJaxを導入することも出来ないようです。残念。

とりあえず、AMScdを使ってみましょう。AMScdの構文は、例えば次の文書にまとまっています。

• https://www.jmilne.org/not/Mamscd.pdf

基本的にはテーブルレイアウトで、区切りとなる縦横の矢印はアットマークで始まるシーケンスで記述します。

---

まず、AMScdをロードするために次のrequireコマンドを書きます。はてなブログでは、全体を [tex: と ] で囲む必要があります。

\require{AMScd}

モノイドの結合律を表す可換図式なら次のようです。

\begin{CD}
A\times A\times A  @>>>  A\times A \\
@VVV                     @VVV \\
A\times A          @>>>  A
\end{CD}

改行を示す'\\'を忘れがちですね（僕は）。

矢印にラベルを添えましょう。ラベルの位置は、矢印の上下左右を選べます。

\begin{CD}
A\times A\times A  @>m\times \mbox{id}_A>>  A\times A \\
@V \mbox{id}_A\times m VV                   @VV m V \\
A\times A          @>m>>                    A
\end{CD}

モノイド積の結合律子〈associator〉である α もちゃんと書けば次。

\begin{CD}
(A\times A)\times A  @>m\times \mbox{id}_A>>  A\times A \\
@V\alpha_{A,A,A}VV                            @| \\
A\times (A\times A)  @.                       A\times A \\
@V \mbox{id}_A\times m VV                     @VV m V \\
A\times A            @>m>>                    A
\end{CD}

対称 σ の自然性を述べる可換図式は：

\mbox{For} \\
f:A \to C \\
g:B \to D \\
\mbox{Commutes} \\
\begin{CD}
A\times B  @>\sigma_{A,B}>>  B\times A \\
@V f\times g VV              @VV g \times fV \\
C\times D  @>\sigma_{C,D}>>  D\times C
\end{CD}

マックレーンの五角形は、次の図のように五角形で描くのが自然ですが、AMScdでは五角形は描けません。

四角形になるようにレイアウト変更するなら：

\begin{CD}
( (A\otimes B)\otimes C)\otimes D  @>\alpha_{A\otimes B,C,D}>>  (A\otimes B) \otimes (C\otimes D) \\
@|                                                              @VV \alpha_{A,B,C\otimes D} V \\
( (A\otimes B)\otimes C)\otimes D  @.                           A\otimes (B \otimes (C\otimes D) ) \\
@V \alpha_{A,B,C}\otimes \mbox{id}_D VV                         @AA {\mbox{id}_A\otimes \alpha_{B,C,D}} A \\
(A \otimes (B \otimes C))\otimes D @>\alpha_{A,B\otimes C,D}>>  A\otimes ( (B\otimes C)\otimes D)
\end{CD}

ウーム、五角形じゃないとやっぱり違和感があるな、仕方ないけど。なお、矢印のラベルに、'>', '<','V', 'A' などの区切り文字が入るときは、ラベルをブレイスで囲まないとエラーになるので注意してください。

[追記 date="翌日"]
もし、XyJax が使えるようになると、ブログ内に次のようなTeXコードを記述すれば、

\newcommand\Ker{\mathrm{Ker}\,}
\newcommand\Coker{\mathrm{Coker}\,}
\begin{xy}
\xymatrix {
  0 \ar@[red][r]
  & {\Ker f} \ar@[red][r]
  & {\Ker a} \ar@[red][r] \ar[d]
  & {\Ker b} \ar@[red][r] \ar[d]
  & {\Ker c} \ar@[red]@`{[]+/r10pc/, [dddll]+/l10pc/}[dddll]_(0.55)d \ar[d]
\\
  &
  & A \ar@[blue][r]^f \ar@[blue][d]^a
  & B \ar@[blue][r] \ar@[blue][d]^b
  & C \ar@[blue][r] \ar@[blue][d]^c
  & 0
\\
  & 0 \ar@[blue][r]
  & A' \ar@[blue][r] \ar[d]
  & B' \ar@[blue][r]^{g'} \ar[d]
  & C' \ar[d]
\\
  &
  & {\Coker a} \ar@[red][r]
  & {\Coker b} \ar@[red][r]
  & {\Coker c} \ar@[red][r]
  & {\Coker g'} \ar@[red][r]
  & 0
}
\end{xy}

なんと、曲線を含む色付きの可換図式が描けるのですよ。素晴らしいね。はてなブログで XyJax をサポートしてくれないかなー。

[/追記]
[さらに追記]
Wikipedia、nLab、Wolfram MathWorld の「ヘビの補題」の項目を見ると、いずれも画像を貼り付けているので、XyJax の使用はまだ一般的ではないですね。知名度が足りない？ のかな。たくさんの可換図式を持つページでは、描画が遅れ過ぎる問題があるかも知れません。
[/さらに追記]

*1:head内にscriptタグを追加することになります。